專利名稱：超級(jí)電容模塊及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容模塊及其制作方法，特別是涉及一種超級(jí)電容模塊及其制作方法。
背景技術(shù)：
超級(jí)電容模塊是利用二個(gè)電極與夾置于兩電極間電解質(zhì)共同形成雙電層理論建立，成為有別于傳統(tǒng)電容模塊的新型儲(chǔ)能裝置。參閱圖1，目前基本的電容模塊I是通過(guò)電解質(zhì)極化而取得電容量，主要包括二個(gè)電極11，及夾置于二個(gè)電極11間的電解質(zhì)12，而進(jìn)一步地通過(guò)其中一個(gè)電極11與電解質(zhì)12，及電解質(zhì)12與其中的另一個(gè)電極11間的雙電層取得電容量。因此，該電容模塊I與傳統(tǒng)電容模塊相較而言具有尺寸小、重量輕、充放電的速度快，及充放電次數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，而成為學(xué)界與業(yè)界于儲(chǔ)能裝置領(lǐng)域研究與發(fā)展主流之一。參閱美國(guó)專利申請(qǐng)第US7050291號(hào)，為改良上述基本的電容模塊，其技術(shù)特征主要利用正、負(fù)電極板彼此交錯(cuò)的形式，構(gòu)成具有多個(gè)為并聯(lián)形式的電容所形成的電容模塊，目的在于大幅提升儲(chǔ)電量并提高能量密度。然而，即便已提高蓄電量，但由于位于兩相鄰電極板間的電解質(zhì)為液態(tài)或膠態(tài)，所以若往相向的方向壓迫最外側(cè)的兩個(gè)電 極板時(shí)，易造成二個(gè)相鄰的電極板直接接觸而短路。此外，將電極板交錯(cuò)設(shè)置的結(jié)構(gòu)是形成的電容互為并聯(lián)的電效電路，僅能增加儲(chǔ)電量而提高能量密度，卻無(wú)法于同一個(gè)電容模塊中提高功率密度，而無(wú)法同時(shí)兼顧能量密度與功率密度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以避免導(dǎo)致短路的超級(jí)電容模塊。本發(fā)明一方面的超級(jí)電容模塊，包含:二個(gè)間隔設(shè)置的主基板、一個(gè)隔離膜，及一個(gè)電解質(zhì)，每一個(gè)主基板包括一個(gè)絕緣的板體、至少一個(gè)形成于該板體靠近另一個(gè)主基板表面的導(dǎo)電區(qū)塊，及一個(gè)連接該導(dǎo)電區(qū)塊并對(duì)外電連接的連接電路，該隔離膜夾置該二個(gè)主基板間，并包括一層具有液體穿透性的膜體，該電解質(zhì)充填于該二個(gè)主基板間，該二個(gè)主基板的導(dǎo)電區(qū)塊配合該隔離膜及該電解質(zhì)形成至少一個(gè)借助該連接電路而與外界電連接的超級(jí)電容。較佳地，前述超級(jí)電容模塊，其中，該隔離膜還包括多個(gè)分別自該膜體向外凸出而使該二個(gè)主基板不相接觸的凸塊。較佳地，前述超級(jí)電容模塊，其中，每一個(gè)主基板包括多個(gè)成陣列排列的導(dǎo)電區(qū)塊，且其中一個(gè)主基板的每一導(dǎo)電區(qū)塊對(duì)應(yīng)另一個(gè)主基板的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊。 較佳地，前述超級(jí)電容模塊，其中，每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊具有一層形成于該主基板表面的金屬層，及一層設(shè)置于該金屬層上且以多孔性導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)成的電極層。
本發(fā)明另一方面的超級(jí)電容模塊，包含:二個(gè)間隔設(shè)置的主基板、至少一個(gè)中間基板、多個(gè)隔離膜，及一個(gè)電解質(zhì)，每一個(gè)主基板包括一個(gè)絕緣的板體、至少一個(gè)形成于該板體靠近另一個(gè)主基板表面的導(dǎo)電區(qū)塊，及一個(gè)連接該導(dǎo)電區(qū)塊并對(duì)外電連接的連接電路，該中間基板夾置于該二個(gè)主基板間并包括一個(gè)連接板體，及二個(gè)分別形成于該連接板體二個(gè)相反表面且彼此電連接的導(dǎo)電區(qū)塊，所述隔離膜分別設(shè)置于該任一個(gè)主基板和中間基板間，每一個(gè)隔離膜包括一層具有液體穿透性的膜體，該電解質(zhì)充填于該任一個(gè)主基板和中間基板，及任二個(gè)中間基板間，該二個(gè)主基板的導(dǎo)電區(qū)塊與該中間基板配合所述隔離膜及該電解質(zhì)形成借助該連接電路與外界電連接的多個(gè)超級(jí)電容。較佳地，前述超級(jí)電容模塊，其中，每一個(gè)隔離膜還包括多個(gè)分別自該膜體向外凸出而使該任一個(gè)主基板和中間基板不相接觸的凸塊。較佳地，前述超級(jí)電容模塊還包含多個(gè)中間基板，及多個(gè)隔離膜，所述隔離膜分別設(shè)置于該任一個(gè)主基板和該一個(gè)最相鄰該主基板的中間基板間，及任二個(gè)中間基板間，且每一個(gè)隔離膜的凸塊向外凸出而使任一個(gè)主基板和中間基板，及任二個(gè)中間基板不相接觸。較佳地，前述超級(jí)電容模塊，其中，每一個(gè)主基板包括多個(gè)成陣列排列的導(dǎo)電區(qū)塊，且其中一個(gè)主基板的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊對(duì)應(yīng)其中的另一個(gè)主基板的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊，每一個(gè)主基板的連接電路連接所述導(dǎo)電區(qū)塊，該中間基板具有多個(gè)成陣列排列且對(duì)應(yīng)該主基板的導(dǎo)電區(qū)塊的導(dǎo)電區(qū)塊。較佳地，前述超級(jí)電容模塊，其中，每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊具有一層形成于該主基板表面的金屬層，及一層設(shè)置于該金屬層上且 以多孔性導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)成的電極層。本發(fā)明又一方面的超級(jí)電容模塊的制作方法，包含:(a)分別于二個(gè)絕緣的板體的其中一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)板體的表面以導(dǎo)電材料形成至少一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊，及一個(gè)連接該導(dǎo)電區(qū)塊并可與外界電連接的連接電路，制得一個(gè)主基板；及(b)將一個(gè)隔離膜夾置于該二個(gè)主基板間后，用一個(gè)具有一個(gè)穿孔的封裝座半成品與該二個(gè)主基板共同將該隔離膜封裝，再通過(guò)該穿孔灌注一個(gè)電解質(zhì)后封閉該穿孔成一個(gè)封裝座，制得該超級(jí)電容模塊。較佳地，前述超級(jí)電容模塊的制作方法還包含一個(gè)于該步驟(b)前的步驟(C)，該步驟(C)于一層絕緣且具液體穿透性的膜體表面形成多個(gè)自該膜體表面向外凸出的凸塊，制得該隔離膜。較佳地，前述超級(jí)電容模塊的制作方法，其中，該步驟(a)形成多個(gè)成陣列排列的導(dǎo)電區(qū)塊，且該步驟(b)其中一個(gè)主基板的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊對(duì)應(yīng)另一個(gè)主基板的每一導(dǎo)電區(qū)塊。較佳地，前述超級(jí)電容模塊的制作方法，其中，該步驟(C)是于該膜體的表面涂布光刻膠，再通過(guò)黃光及微影定義一個(gè)預(yù)定區(qū)域，接著移除其余區(qū)域的光刻膠，并經(jīng)過(guò)光刻膠硬化的過(guò)程而于該膜體表面形成以硬化的光刻膠構(gòu)成的多個(gè)凸塊。較佳地，前述超級(jí)電容模塊的制作方法，其中，該步驟(a)先于每一個(gè)板體表面設(shè)置一層供預(yù)定區(qū)域裸露的的遮罩層，再將該板體浸置于活性金屬溶液中，而于該板體裸露的區(qū)域形成一層以活性金屬構(gòu)成的金屬層，接著于該金屬膜的表面以電鍍的方式形成一層過(guò)渡金屬膜，該過(guò)渡金屬膜選自鋁、銅、鎳、金、銀、鈦，及前述的一組合，再于該過(guò)渡金屬膜表面形成一層以多孔性導(dǎo)電物質(zhì)為主所構(gòu)成的電極膜，而制得該連接電路與該導(dǎo)電區(qū)塊。
本發(fā)明再一方面的超級(jí)電容模塊的制作方法，包含:(a)分別于二個(gè)絕緣的板體的其中一個(gè)相對(duì)于另一板體的表面以導(dǎo)電材料形成至少一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊，及一個(gè)連接該導(dǎo)電區(qū)塊并可與外界電連接的連接電路，制得一個(gè)主基板；(b)分別于至少一個(gè)連接板體的二個(gè)相反面表面形成二個(gè)電連接的電極膜體，而制得至少一個(gè)中間基板；及(C)將多個(gè)個(gè)隔離膜夾置于該二個(gè)主基板間，并將該中間基板夾置于兩相鄰隔離膜后，用一個(gè)具有至少一個(gè)穿孔的封裝座半成品與該二個(gè)主基板共同將所述隔離膜與該中間基板封裝，再通過(guò)該穿孔灌注一個(gè)電解質(zhì)后封閉該穿孔成封裝座，制得該超級(jí)電容模塊。較佳地，前述超級(jí)電容模塊的制作方法還包含個(gè)一個(gè)于該步驟(C)前的步驟(d)，該步驟(d)分別于多個(gè)絕緣且具液體穿透性的膜體表面形成多個(gè)自所述膜體表面向外凸出的凸塊，制得所述隔離膜。較佳地，前述超級(jí)電容模塊的制作方法，其中，該超級(jí)電容模塊的制作方法還包含一個(gè)于該步驟(C)前的步驟(d)，該步驟(d)分別于多個(gè)絕緣且具液體穿透性的膜體表面形成多個(gè)自所述膜體表面向外凸出的凸塊，制得所述隔離膜。較佳地，前述超級(jí)電容模塊的制作方法，其中，該步驟(b)先于一個(gè)絕緣的本體形成至少一個(gè)穿孔，再于該穿孔中填充導(dǎo)電材料而成連接塊，制得該連接板體。較佳地，前述超級(jí)電容模塊的制作方法，其中，該步驟(a)形成多個(gè)成陣列排列的導(dǎo)電區(qū)塊，且該步驟(C)其中一個(gè)主基板的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊對(duì)應(yīng)另一個(gè)主基板的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊。 較佳地，前述超級(jí)電容模 塊的制作方法，其中，該步驟(d)是于該膜體的表面涂布光刻膠，再通過(guò)黃光及微影定義一個(gè)預(yù)定區(qū)域，接著移除其余區(qū)域的光刻膠，并經(jīng)過(guò)光刻膠硬化的過(guò)程而于該膜體表面形成以硬化的光刻膠構(gòu)成的多個(gè)凸塊。較佳地，前述超級(jí)電容模塊的制作方法，其中，該步驟(a)先于每一板體表面設(shè)置一層供預(yù)定區(qū)域裸露的的遮罩層，再將該板體浸置于活性金屬溶液中，而于該板體裸露的區(qū)域形成一層以活性金屬構(gòu)成的金屬層，接著于該金屬膜的表面以電鍍的方式形成一層過(guò)渡金屬膜，該過(guò)渡金屬膜選自鋁、銅、鎳、金、銀、鈦，及前述的一個(gè)組合，再于該過(guò)渡金屬膜表面形成一層以多孔性導(dǎo)電物質(zhì)為主所構(gòu)成的電極膜，而制得該連接電路與該導(dǎo)電區(qū)塊。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明通過(guò)該隔離膜避免其中一個(gè)主基板的導(dǎo)電區(qū)塊與其中另一個(gè)主基板的導(dǎo)電區(qū)塊或與該中間基板的電極模體接觸而短路。


圖1是一個(gè)剖視示意圖，顯示以往一個(gè)電容模塊；圖2是一個(gè)立體分解示意圖，顯示本發(fā)明一個(gè)第一較佳實(shí)施例的超級(jí)電容模塊；圖3是一個(gè)剖視示意圖，顯示該第一較佳實(shí)施例；圖4是一個(gè)示意圖，顯示該第一較佳實(shí)施例的等效電路；圖5是一個(gè)流程圖，顯示該第一較佳實(shí)施例的制作方法；圖6是一個(gè)剖視示意圖，顯示一個(gè)步驟61 ；圖7是一個(gè)剖視示意圖，顯示一個(gè)步驟62 ；圖8是一個(gè)立體圖，顯不一個(gè)封裝座半成品具有至少一個(gè)穿孔；圖9是一個(gè)示意圖，顯示一個(gè)步驟63是利用真空裝置抽真空及利用壓力差灌注電解質(zhì)；圖10是一個(gè)剖視示意圖，顯示本發(fā)明一個(gè)第二較佳實(shí)施例的超級(jí)電容模塊；圖11 一個(gè)示意圖，顯示該第二較佳實(shí)施例的等效電路；圖12是一個(gè)流程圖，顯示該第二較佳實(shí)施例的制作方法；及圖13是一個(gè)剖視示意圖，顯示一個(gè)步驟92。
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明。首先需要說(shuō)明的是，本發(fā)明并不限于下述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該從下述實(shí)施方式所體現(xiàn)的精神來(lái)理解本發(fā)明，各技術(shù)術(shù)語(yǔ)可以基于本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)來(lái)作最寬泛的理解。圖中相同或相似的構(gòu)件采用相同的附圖標(biāo)記表示。參閱圖2、圖3，本發(fā)明第一較佳實(shí)施例的超級(jí)電容模塊包含二個(gè)間隔設(shè)置的主基板2、一個(gè)隔離膜3、一個(gè)電解質(zhì)4，及一個(gè)封裝座5。每一個(gè)主基板2包括一個(gè)絕緣的板體21、至少一個(gè)形成于該板體21表面的導(dǎo)電區(qū)塊22，及一個(gè)連接該導(dǎo)電區(qū)塊22并對(duì)外電連接的連接電路23。在該第一較佳實(shí)施例中，每一個(gè)主基板2包括4個(gè)相間隔且成陣列排列的導(dǎo)電區(qū)塊22，其中兩個(gè)相鄰的導(dǎo)電區(qū)塊22間通過(guò)該連接電路23電連接成為預(yù)定的電連接形式，每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊22具有一層形成 于該主基板2表面的金屬層221、一層形成于該金屬層221表面的過(guò)渡電極層222,及一層形成于該過(guò)渡電極層222表面的電極層223,該電極層223以多孔性導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)成而可導(dǎo)電。該二個(gè)主基板2彼此相向設(shè)置，也就是其中一個(gè)主基板2的導(dǎo)電區(qū)塊22鄰近其中的另一個(gè)主基板2的導(dǎo)電區(qū)塊22。較佳地，該電極層223中還具有粘合劑，而可通過(guò)該粘合劑而供該多孔性導(dǎo)電物質(zhì)均勻分布于該過(guò)渡電極層222的表面并降低該導(dǎo)電區(qū)塊22整體的接觸電阻。該連接電路23與所述導(dǎo)電區(qū)塊22位于同一側(cè)，并具有一層形成于該板體21的金屬層221，及一層形成于該金屬層221表面的過(guò)渡金屬層22。且該連接電路23的金屬層221與該導(dǎo)電區(qū)塊22的金屬層221 —體成型，該連接電路23的過(guò)渡金屬層222與該導(dǎo)電區(qū)塊22的過(guò)渡金屬層222 —體成型。該隔離膜3具備絕緣的特性，且夾置于該二個(gè)主基板2間。該隔離膜3包括一層膜體31，及多個(gè)分別自該膜體31向外凸出的凸塊32。該膜體31以選自聚乙烯、聚丙烯，及前述的組合為材料所構(gòu)成，并利用例如形成多個(gè)微小的孔，而使該膜體31具有液體穿透性，所述凸塊32為硬質(zhì)且絕緣的材料，且分別自該膜體31 二個(gè)相反表面凸伸，以避免其他元件直接接觸隔離膜3的膜體31，而避免該膜體31產(chǎn)生破損，進(jìn)而避免該膜體31破損后所造成的短路。在該第一較佳實(shí)施例中，所述凸塊32以硬化的光刻膠72為主要構(gòu)成材料。該封裝座5與該二個(gè)主基板2共同將該隔離膜3與該電解質(zhì)4封置其中，且該封裝座5以絕緣材質(zhì)構(gòu)成。該電解質(zhì)4充填于該二個(gè)主基板2間，而使該二個(gè)主基板2的導(dǎo)電區(qū)塊22配合該隔離膜3與該電解質(zhì)4形成多個(gè)超級(jí)電容。特別地，當(dāng)每一個(gè)主基板2包括多個(gè)成陣列排列的導(dǎo)電區(qū)塊22時(shí)，其中一個(gè)主基板2的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊22對(duì)應(yīng)另一個(gè)主基板2的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊22，而形成多個(gè)成陣列排列的超級(jí)電容，且所述超級(jí)電容通過(guò)該二個(gè)主基板2上的連接電路23彼此成預(yù)定電連接形式，例如串聯(lián)、并聯(lián)，及此等之組合。在該第一較佳實(shí)施例中，4個(gè)超級(jí)電容先兩兩串聯(lián)成二組串聯(lián)的電容，再并聯(lián)此二組串聯(lián)的電容再對(duì)外電連接，而成為如圖4所示的等效電路。當(dāng)外界施與該第一較佳實(shí)施例電能時(shí)，電荷蓄積于形成每一個(gè)超級(jí)電容的二個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊22及電解質(zhì)4間而成雙電荷層，進(jìn)而累積大量電能，且由于本發(fā)明超級(jí)電容模塊是多個(gè)超級(jí)電容成陣列排列，進(jìn)而同時(shí)達(dá)到高功率密度及高能量密度，不僅通過(guò)高功率密度而可快速充放電，且還通過(guò)高能量密度而具備高儲(chǔ)電量；再者，由于該二個(gè)相向的主基板2間夾設(shè)該隔離膜3，除了通過(guò)該膜體31而有效避免二主基板2的導(dǎo)電區(qū)塊22直接接觸并電導(dǎo)通而短路所造成超級(jí)電容模塊的失效，還通過(guò)形成于該膜體31表面的凸塊32避免該膜體31發(fā)生破損，而進(jìn)一步地降低該膜體31發(fā)生破損后導(dǎo)致短路的機(jī)會(huì)。更佳地，該金屬層221以鈀為主要材料所構(gòu)成而具備導(dǎo)電佳的特性，該過(guò)渡電極層222以鋁、銅、鎳、金、銀、鈦，及前述的一個(gè)組合為材料所構(gòu)成，該電極層223以碳、活性碳、石墨、氧化釕、氧化錳、氧化鐵、氧化鎳，及前述的一個(gè)組合為材料而構(gòu)成該電極層223中的多孔性導(dǎo)電物質(zhì)，再配合粘合劑連結(jié)于該過(guò)渡電極層222表面，其中，該粘合劑可為聚四氟乙烯，且該多孔性導(dǎo)電物質(zhì)與粘合劑不以上述為限。值得一提的是，該主基板2的導(dǎo)電區(qū)塊22也可是該金屬層221直接與該電極層223連接，只要供電流流通即可。以下為該第一較佳實(shí)施例的制作方法。參閱圖5，該第一較佳實(shí) 施例的制作方法主要包含一個(gè)步驟61、一個(gè)步驟62，及一個(gè)步驟63。該步驟61是分別于二個(gè)絕緣的板體的其中一個(gè)相對(duì)于另一板體的表面以導(dǎo)電材料形成至少一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊，及一個(gè)連接該導(dǎo)電區(qū)塊并可與外界電連拉連接電路，而制得一個(gè)主基板。該步驟是于一層絕緣且具液體穿透性的膜體表面形成多個(gè)自該膜體表面向外凸出的凸塊，制得一個(gè)隔離膜。該步驟63將該隔離膜夾置于該二個(gè)主基板間后，用一個(gè)具有一個(gè)穿孔的封裝座半成品與該二個(gè)主基板共同將該隔離膜封裝，再通過(guò)該穿孔灌注一個(gè)電解質(zhì)后封閉該穿孔成一個(gè)封裝座，制得該超級(jí)電容模塊。參閱圖5、圖6，更詳細(xì)地說(shuō)，首先，先進(jìn)行該步驟61。先于每一個(gè)板體21表面設(shè)置一層供預(yù)定區(qū)域721裸露的遮罩層71，該遮罩層71具有后續(xù)形成該連接電路23與該導(dǎo)電區(qū)塊22的預(yù)定圖案，且在該第一較佳實(shí)施例的制作方法中，所述導(dǎo)電區(qū)塊22的預(yù)定圖區(qū)域成陣列排列；接著，將設(shè)置該遮罩層71的板體21浸置于一種活性金屬溶液中，并于該板體21表面未被該遮罩層71遮蔽而裸露的區(qū)域沉積該金屬層221 ;再來(lái),于該金屬層221表面以電鍍的方式形成該過(guò)渡電極層22，且該過(guò)渡金屬層22以選自鋁、銅、鎳、金、銀，及鈦等金屬為主，或也可是多層電鍍形成的金屬膜，則形成于該板體21的連接電路23預(yù)定區(qū)域721表面的金屬層221及該過(guò)渡電極層222形成該連接電路23 ;接著，以碳、活性碳、石墨、氧化釕、氧化錳、氧化鐵、氧化鎳等料作為一種前驅(qū)物質(zhì)，再以聚四氟乙烯作為一種粘合劑，并將該前驅(qū)物質(zhì)與該粘合劑溶于一種以乙醇為主的有機(jī)溶劑中，再利用網(wǎng)版印刷或是噴印的方式于該過(guò)渡金屬層222表面形成該電極準(zhǔn)備層(圖未示)，再加熱使該電極準(zhǔn)備層干燥固化，而形成該前驅(qū)物質(zhì)均勻地形成于該過(guò)渡金屬層222表面的電極層223，則該電極層223及該電極層223下方的過(guò)渡電極層222與金屬層221形成所述導(dǎo)電區(qū)塊22，而后再移除該遮罩層71，制得該主基板2。參閱圖5、圖7，接著，進(jìn)行該步驟62，于一層具有多個(gè)微小孔(已是微觀尺寸，所以圖未示出)而具液體穿透性的膜體31的二個(gè)相反表面分別涂布光刻膠72，再利用黃光微影硬化一個(gè)預(yù)定區(qū)域721，再于顯影工序中移除其余區(qū)域，而形成多個(gè)彼此間隔且自該膜體31的表面凸伸而出的凸塊32，且所述凸塊32以硬化的光刻膠72構(gòu)成，制得該隔離膜3。且需說(shuō)明的是，由于光刻膠72本身即具備絕緣的性質(zhì)，所述凸塊32可于硬化預(yù)定區(qū)域的光刻膠72的制作過(guò)程中形成。參閱圖2、圖5、圖8，接著，進(jìn)行該步驟63，將該隔離膜3夾置于該二個(gè)相向的主基板2間，且該二個(gè)主基板2的導(dǎo)電區(qū)塊22鄰近該隔離膜3，再用一個(gè)具有一個(gè)穿孔731的封裝座5半成品73配合該二個(gè)主基板2而共同將該隔離膜3封裝于其中。在該第一較佳實(shí)施例的制作方法中，是先于該二個(gè)主基板2邊緣涂抹封裝膠(圖未示出)，再以熱壓固化工序?qū)⒃摱€(gè)主基板2與該隔離膜3相互結(jié)合，而成該封裝座半成品73。配合參閱圖9，接著，將以該封裝座半成品73所連接的二個(gè)主基板2與隔離膜3浸置于一個(gè)容置有該電解質(zhì)4的真空裝置74中，并自該穿孔731抽取該封裝座半成品73與該二個(gè)主基板2間的氣體，直到內(nèi)部的氣壓小于外界的氣壓，再自該穿孔731通過(guò)氣壓差而自然地灌注電解質(zhì)4，最后，再以UV膠(紫外光固化膠)封閉該穿孔731而構(gòu)成該封裝座5，并照紫外光而使該UV膠硬化，制得該超級(jí)電容模塊。該第一較佳實(shí)施例的制作方法利用氣壓差供該電解質(zhì)4灌注，而可降低所述超級(jí)電容間的氣泡，進(jìn)而降低氣隙效應(yīng)造成超級(jí)電容儲(chǔ)電量減少，甚或是電不導(dǎo)通的機(jī)率；再者，由于所述凸塊32是直接以光刻膠72構(gòu)成，而不需還再該膜體上涂布另一種絕緣膜，再通過(guò)涂布光刻膠、微影及蝕刻等繁瑣的制作程序才能制得，于制作過(guò)程而言也更易于施行。參閱圖10，為本發(fā)明超級(jí)電容模塊的一個(gè)第二較佳實(shí)施例，該第二較佳實(shí)施例與該第一較佳實(shí)施例相似，其不同處在于該第二較佳實(shí)施例還包含一個(gè)夾置于該二主基板2間的中間基板8，及二個(gè)分別夾置于 任一主基板2與該中間基板8間的隔離膜3，且在該第二較佳實(shí)施例中，是以每一個(gè)主基板2包括一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊22說(shuō)說(shuō)明。該中間基板8包括一個(gè)連接板體81，及二個(gè)分別形成于該連接板體81 二個(gè)相反表面且彼此電連接的導(dǎo)電區(qū)塊82。該連接板體81具有一個(gè)本體811，及至少一個(gè)貫穿該本體811且以導(dǎo)電材料形成的連接塊812，該連接塊812的兩端分別與該二個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊82連接而電導(dǎo)通。每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊82具有一層形成于該連接板體81表面的過(guò)渡金屬層821，及一層形成于該過(guò)渡金屬層821表面的電極層822。且該中間基板8的過(guò)渡金屬層821及電極層822的材質(zhì)與該主基板2的過(guò)渡金屬層821及電極層822的材質(zhì)相同或類似。該封裝座5與所述主基板2共同將所述中間基板8、所述隔離膜3，與該電解質(zhì)4封置于其中，且該封裝座5以絕緣材質(zhì)構(gòu)成。在該第二較佳實(shí)施例中，該中間基板8的其中一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊82、鄰近該導(dǎo)電區(qū)塊82的隔離膜3，及該主基板2的導(dǎo)電區(qū)塊22配合該電解質(zhì)4共同形成一個(gè)超級(jí)電容，該中間基板8的其中的另一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊與鄰近該導(dǎo)電區(qū)塊的隔離膜3與該主基板2的導(dǎo)電區(qū)塊配合該電解質(zhì)4共同形成另一個(gè)超級(jí)電容，且該二個(gè)超級(jí)電容通過(guò)該中間基板8的連接板體81電連接而等效成為如圖11所示的二個(gè)超級(jí)電容成為串聯(lián)形式。當(dāng)外界施與該第二較佳實(shí)施例電能時(shí)，電荷蓄積于形成每一個(gè)超級(jí)電容的二個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊22、82及電解質(zhì)4間而成雙電荷層，進(jìn)而累積大量電能，且由于該第二較佳實(shí)施例超級(jí)電容模塊是多個(gè)串聯(lián)的超級(jí)電容，進(jìn)而同時(shí)達(dá)到功率密度高及能量密度高，不僅通過(guò)高率密度而可快速充放電，且還通過(guò)高能量密度而具備高儲(chǔ)電量；再者，由于每一超級(jí)電容的導(dǎo)電區(qū)塊22、82間通過(guò)該隔離膜3間隔，而有效避免該主基板2的導(dǎo)電區(qū)塊22與該中間基板8的導(dǎo)電區(qū)塊82直接接觸而短路，進(jìn)而有效降低超級(jí)電容模塊失效的機(jī)率；除此之外，形成于該隔離膜3表面的凸塊32還進(jìn)一步地維持所述導(dǎo)電區(qū)塊22、82間彼此間隔，以避免該膜體31破損，進(jìn)而降低該膜體31破損后所造成短路的機(jī)會(huì)。值得一提的是，該第二較佳實(shí)施例也可包含多個(gè)中間基板8，及多個(gè)隔離膜3，所述隔離膜3疊置于該二個(gè)主基板2間，并與所述主基板2同向延伸，所述隔離膜3分別設(shè)置于該任一個(gè)主基板3和該一個(gè)最相鄰該主基板3的中間基板8間，及任二個(gè)中間基板8間，則整體的疊置順序?yàn)橹骰?-隔離膜3-中間基板8-隔離膜3-中間基板8-隔離膜3-……-隔離膜3-主基板2，而利用該主基板2的導(dǎo)電區(qū)塊22、該中間基板8的導(dǎo)電區(qū)塊82，與兩者間的隔離膜3配合該電解質(zhì)4，及二個(gè)相鄰的中間基板8的導(dǎo)電區(qū)塊82與夾置其間的隔離膜3配合該電解質(zhì)4，成為多個(gè)成串聯(lián)形式的超級(jí)電容，且所述超級(jí)電容通過(guò)所述隔離膜3的凸塊32及膜體31，也就是每一個(gè)隔離膜3的凸塊32向外凸出而使任一個(gè)主基板3和中間基板8，及任二個(gè)中間基板8不相接觸而避免發(fā)生短路。還需說(shuō)明的是，當(dāng)該第二較佳實(shí)施例的主基板2具有多個(gè)成陣列排列的導(dǎo)電區(qū)塊22時(shí)，該中間基板8也具有多個(gè)成陣列排列的導(dǎo)電區(qū)塊82，且其中一個(gè)主基板2的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊22同時(shí)對(duì)應(yīng)其中的另一個(gè)主基板2的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊22及該中間基板8的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊82，而形成多個(gè)成串聯(lián)形式、并聯(lián)形式，或前述組合的超級(jí)電容。參閱圖12，為該第二較佳實(shí)施例的制作方法，包含一個(gè)步驟91、一個(gè)步驟92、一個(gè)步驟93，及一個(gè)步驟94。該步驟91是分別于二個(gè)絕緣的板體的其中一相對(duì)于另一板體的表面以導(dǎo)電材料形成至少一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊，及一個(gè)連接該導(dǎo)電區(qū)塊并可與外界電連接的連接電路，制得一個(gè)主基板。該步驟92分別于至少一個(gè)連接板體的二相反表面形成二個(gè)電連接的導(dǎo)電區(qū)塊，而制得至少一個(gè)中間基板。該步驟93是分別于多個(gè)絕緣且具液體穿透性的膜體表面形成多個(gè)自所述膜體表面向外凸出的凸塊，制得多個(gè)隔離膜。該步驟94將所述隔離膜夾置于該二個(gè)主基板間，并將該中間基板8夾置于兩相鄰隔離膜后，用一個(gè)具有至少一個(gè)穿孔的封裝半成品與該二個(gè)主基板共同將所述隔離膜3與該中間基板封裝，再通過(guò)該穿孔灌注一個(gè)電解質(zhì)后封閉該穿孔成一個(gè)封裝座，制得該超級(jí)電容模塊。配合參閱圖6，首先，進(jìn)行該步驟91，該步驟91與該第一較佳實(shí)施例的制作方法的步驟61類似，制得該二個(gè)主基板2。參閱圖12、圖13，接著，進(jìn)行該步驟92，該步驟92是先于一個(gè)絕緣的本體811形成至少一個(gè)穿孔813，再于該穿孔813填充導(dǎo)電材質(zhì)而形成連接塊812，則該絕緣的本體811與該連接塊812共同構(gòu)成一個(gè)連接板體81，再于該連接板體81的兩相反表面先以電鍍的方式形成一層過(guò)渡金屬層821,再于該過(guò)渡金屬層821的表面形成該電極層822。配合參閱圖4，其中，該過(guò)渡金屬層821的制作方式與該步驟61的主基板2的過(guò)渡金屬層222的制作方式類似，該電極層822的制作方式與該步驟61的主基板2的的電極層223的制作方式類似，而形成該中間基板8的導(dǎo)電區(qū)塊82， 且二個(gè)相反表面的導(dǎo)電區(qū)塊82通過(guò)該連接塊812而電連接，制得該中間基板8。參閱圖7、圖12，接著，進(jìn)行步驟93，該步驟93與該第一較佳實(shí)施例的制作方法的步驟62類似，制得所述隔離膜3。參閱圖10、圖12，最后，進(jìn)行該步驟94，將所述隔離膜3夾置于該二個(gè)相向的主基板2間，且該中間基板8夾置于所述隔離膜3間，再用一個(gè)具有至少一個(gè)穿孔的封裝座半成品(如圖8)配合該二個(gè)主基板2而共同將所述隔離膜3與該中間基板8封裝于其中。在該第二較佳實(shí)施例的制作方法中，是先于該二個(gè)主基板2邊緣與該中間基板8邊緣涂抹封裝膠，再以熱壓固化工序?qū)⒃摱€(gè)主基板2、所述隔離膜3與該中間基板8相合，而成該封裝座半成品73。配合參閱圖9，接著，將以該封裝座半成品73所連接的二個(gè)主基板2，及所述隔離膜3與該中間基板8共同浸置于一個(gè)容置有該電解質(zhì)4的真空裝置74中，并自該穿孔731抽取該封裝座半成品73與該二個(gè)主基板2間的氣體，直到內(nèi)部的氣壓小于外界的氣壓，再自該穿孔731通過(guò)氣壓差而自然地灌注電解質(zhì)4，最后，再以UV膠封閉該穿孔731并照紫外光而使該UV膠硬化，構(gòu)成該封裝座5，并制得該超級(jí)電容模塊。該第二較佳實(shí)施例的制作方法利用氣壓差供該電解質(zhì)4灌注，而可降低所述超級(jí)電容間的氣泡所產(chǎn)生的氣隙效應(yīng)導(dǎo)致超級(jí)電容儲(chǔ)電量無(wú)法提高及電不導(dǎo)通的問(wèn)題。綜上所述，本發(fā)明超級(jí)電容模塊具有多個(gè)成陣列排列而成串并聯(lián)形式，或成串聯(lián)形式的超級(jí)電容，而可同時(shí)具備高功率密度與高能量密度，且通過(guò)該隔離膜3避免每一個(gè)超級(jí)電容的導(dǎo)電區(qū)塊22、82相接觸而短路，此外，還利用氣壓差充填該電解質(zhì)4，而避免發(fā)生氣隙效應(yīng)的機(jī)會(huì)，確實(shí)能達(dá)成本發(fā)明的目的。應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落 于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種超級(jí)電容模塊,其特征在于,包含:二個(gè)間隔設(shè)置的主基板、一個(gè)隔離膜，及一個(gè)電解質(zhì)，每一個(gè)主基板包括一個(gè)絕緣的板體、至少一個(gè)形成于該板體靠近另一個(gè)主基板表面的導(dǎo)電區(qū)塊，及一個(gè)連接該導(dǎo)電區(qū)塊并對(duì)外電連接的連接電路，該隔離膜夾置該二個(gè)主基板間，并包括一層具有液體穿透性的膜體，該電解質(zhì)充填于該二個(gè)主基板間，該二個(gè)主基板的導(dǎo)電區(qū)塊配合該隔離膜及該電解質(zhì)形成至少一個(gè)借助該連接電路而與外界電連接的超級(jí)電容。
2.如權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容模塊，其特征在于:該隔離膜還包括多個(gè)分別自該膜體向外凸出而使該二個(gè)主基板不相接觸的凸塊。
3.如權(quán)利要求2所述的超級(jí)電容模塊，其特征在于:每一個(gè)主基板包括多個(gè)成陣列排列的導(dǎo)電區(qū)塊，且其中一個(gè)主基板的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊對(duì)應(yīng)另一主基板的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊。
4.如權(quán)利要求3所述的超級(jí)電容模塊，其特征在于:每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊具有一層形成于該主基板表面的金屬層，及一層設(shè)置于該金屬層上且以多孔性導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)成的電極層。
5.一種超級(jí)電容模塊，其特征在于，包含:二個(gè)間隔設(shè)置的主基板、至少一個(gè)中間基板、多個(gè)隔離膜，及一個(gè)電解質(zhì)，每一個(gè)主基板包括一個(gè)絕緣的板體、至少一個(gè)形成于該板體靠近另一個(gè)主基板表面的 導(dǎo)電區(qū)塊，及一個(gè)連接該導(dǎo)電區(qū)塊并對(duì)外電連接的連接電路，該中間基板夾置于該二個(gè)主基板間并包括一個(gè)連接板體，及二個(gè)分別形成于該連接板體二個(gè)相反表面且彼此電連接的導(dǎo)電區(qū)塊，所述隔離膜分別設(shè)置于該任一個(gè)主基板和中間基板間，每一個(gè)隔離膜包括一層具有液體穿透性的膜體，該電解質(zhì)充填于該任一個(gè)主基板和中間基板，及任二個(gè)中間基板間，該二個(gè)主基板的導(dǎo)電區(qū)塊與該中間基板配合所述隔離膜及該電解質(zhì)形成借助該連接電路與外界電連接的多個(gè)超級(jí)電容。
6.如權(quán)利要求5所述的超級(jí)電容模塊，其特征在于:每一個(gè)隔離膜還包括多個(gè)分別自該膜體向外凸出而使該任一主基板和中間基板不相接觸的凸塊。
7.如權(quán)利要求6所述的超級(jí)電容模塊，其特征在于:該超級(jí)電容模塊還包含多個(gè)中間基板，及多個(gè)隔離膜，所述隔離膜分別設(shè)置于該任一個(gè)主基板和該一個(gè)最相鄰該主基板的中間基板間，及任二個(gè)中間基板間，且每一個(gè)隔離膜的凸塊向外凸出而使任一個(gè)主基板和中間基板，及任二個(gè)中間基板不相接觸。
8.如權(quán)利要求7所述的超級(jí)電容模塊，其特征在于:每一個(gè)主基板包括多個(gè)成陣列排列的導(dǎo)電區(qū)塊，且其中一個(gè)主基板的每一導(dǎo)電區(qū)塊對(duì)應(yīng)其中的另一個(gè)主基板的每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊，每一個(gè)主基板的連接電路連接所述導(dǎo)電區(qū)塊，該中間基板具有多個(gè)成陣列排列且對(duì)應(yīng)該主基板的導(dǎo)電區(qū)塊的導(dǎo)電區(qū)塊。
9.如權(quán)利要求8所述的超級(jí)電容模塊，其特征在于:每一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊具有一層形成于該主基板表面的金屬層，及一層設(shè)置于該金屬層上且以多孔性導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)成的電極層。
10.一種超級(jí)電容模塊的制作方法，其特征在于，包含: (a)分別于二個(gè)絕緣的板體的其中一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)板體的表面以導(dǎo)電材料形成至少一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊，及一個(gè)連接該導(dǎo)電區(qū)塊并可與外界電連接的連接電路，制得一個(gè)主基板；及 (b)將一個(gè)隔離膜夾置于該二個(gè)主基板間后，用一個(gè)具有一個(gè)穿孔的封裝座半成品與該二個(gè)主基板共同將該隔離膜封裝，再通過(guò)該穿孔灌注一個(gè)電解質(zhì)后封閉該穿孔成一個(gè)封裝座，制得該超級(jí)電容模塊。
11.如權(quán)利要求10所述的超級(jí)電容模塊的制作方法，其特征在于:該超級(jí)電容模塊的制作方法還包含一個(gè)于該步驟(b)前的步驟(C)，該步驟(C)于一層絕緣且具有液體穿透性的膜體表面形成多個(gè)自該膜體表面向外凸出的凸塊，制得該隔離膜。
12.如權(quán)利要求11所述的超級(jí)電容模塊的制作方法，其特征在于:該步驟(a)形成多個(gè)成陣列排列的導(dǎo)電區(qū)塊，且該步驟(b)其中一個(gè)主基板的每一導(dǎo)電區(qū)塊對(duì)應(yīng)另一主基板的每一導(dǎo)電區(qū)塊。
13.如權(quán)利要求12所述的超級(jí)電容模塊的制作方法，其特征在于:該步驟(c)是于該膜體的表面涂布光刻膠，再通過(guò)黃光及微影定義一個(gè)預(yù)定區(qū)域，接著移除其余區(qū)域的光刻膠，并經(jīng)過(guò)光刻膠硬化的過(guò)程而于該膜體表面形成以硬化的光刻膠構(gòu)成的多個(gè)凸塊。
14.如權(quán)利要求13所述的超級(jí)電容模塊的制作方法，其特征在于:該步驟(a)先于每一個(gè)板體表面設(shè)置一層供 預(yù)定區(qū)域裸露的的遮罩層，再將該板體浸置于活性金屬溶液中，而于該板體裸露的區(qū)域形成一層以活性金屬構(gòu)成的金屬層，接著于該金屬膜的表面以電鍍的方式形成一層過(guò)渡金屬膜，該過(guò)渡金屬膜選自鋁、銅、鎳、金、銀、鈦，及前述的一個(gè)組合，再于該過(guò)渡金屬膜表面形成一層以多孔性導(dǎo)電物質(zhì)為主所構(gòu)成的電極膜，而制得該連接電路與該導(dǎo)電區(qū)塊。
15.一種超級(jí)電容模塊的制作方法，其特征在于，包含: (a)分別于二個(gè)絕緣的板體的其中一個(gè)相對(duì)于另一板體的表面以導(dǎo)電材料形成至少一個(gè)導(dǎo)電區(qū)塊，及一個(gè)連接該導(dǎo)電區(qū)塊并可與外界電連接的連接電路，制得一個(gè)主基板； (b)分別于至少一個(gè)連接板體的二個(gè)相反面表面形成二層電連接的電極膜體，而制得至少一個(gè)中間基板；及 (c)將多個(gè)隔離膜夾置于該二個(gè)主基板間，并將該中間基板夾置于兩相鄰隔離膜后，用一個(gè)具有至少一個(gè)穿孔的封裝座半成品與該二個(gè)主基板共同將所述隔離膜與該中間基板封裝，再通過(guò)該穿孔灌注一個(gè)電解質(zhì)后封閉該穿孔成封裝座，制得該超級(jí)電容模塊。
16.如權(quán)利要求15所述的超級(jí)電容模塊的制作方法，其特征在于:該超級(jí)電容模塊的制作方法還包含一個(gè)于該步驟(c)前的步驟(d)，該步驟(d)分別于多個(gè)絕緣且具液體穿透性的膜體表面形成多個(gè)自所述膜體表面向外凸出的凸塊，制得所述隔離膜。
17.如權(quán)利要求16所述的超級(jí)電容模塊的制作方法，其特征在于:該步驟(b)先于一個(gè)絕緣的本體形成至少一個(gè)穿孔，再于該穿孔中填充導(dǎo)電材料而成一個(gè)連接塊，制得該連接板體。
18.如權(quán)利要求17所述的超級(jí)電容模塊的制作方法，其特征在于:該步驟(a)形成多個(gè)成陣列排列的導(dǎo)電區(qū)塊，且該步驟(C)其中一主基板的每一導(dǎo)電區(qū)塊對(duì)應(yīng)另一主基板的每一導(dǎo)電區(qū)塊。
19.如權(quán)利要求18所述的超級(jí)電容模塊的制作方法，其特征在于:該步驟(d)是于該膜體的表面涂布光刻膠，再通過(guò)黃光及微影定義一個(gè)預(yù)定區(qū)域，接著移除其余區(qū)域的光刻膠，并經(jīng)過(guò)光刻膠硬化的過(guò)程而于該膜體表面形成以硬化的光刻膠構(gòu)成的多個(gè)凸塊。
20.如權(quán)利要求19所述的超級(jí)電容模塊的制作方法，其特征在于:該步驟(a)先于每一個(gè)板體表面設(shè)置一層供預(yù)定區(qū)域裸露的的遮罩層，再將該板體浸置于活性金屬溶液中，而于該板體裸露的區(qū)域形成一層以活性金屬構(gòu)成的金屬層，接著于該金屬膜的表面以電鍍的方式形成一層過(guò)渡金屬膜，該過(guò)渡金屬膜選自鋁、銅、鎳、金、銀、鈦，及前述的一個(gè)組合，再于該過(guò)渡金屬膜表面形成一層以多孔性導(dǎo)電物質(zhì)為主所構(gòu)成的電極膜，而制得該連接電路與該導(dǎo)電區(qū) 塊。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超級(jí)電容模塊及其制作方法，所述超級(jí)電容模塊包含二個(gè)間隔設(shè)置的主基板、隔離膜及電解質(zhì)，每一個(gè)主基板包括絕緣的板體、靠近另一個(gè)主基板表面的導(dǎo)電區(qū)塊及連接導(dǎo)電區(qū)塊并對(duì)外電連接的連接電路，隔離膜夾置于二個(gè)主基板間并包括具有液體穿透性的膜體，電解質(zhì)充填于二個(gè)主基板間，主基板的導(dǎo)電區(qū)塊配合隔離膜及電解質(zhì)形成借助連接電路而與外界電連接的超級(jí)電容。本發(fā)明通過(guò)隔離膜避免超級(jí)電容的導(dǎo)電區(qū)塊直接接觸導(dǎo)致短路，且具有多個(gè)超級(jí)電容的超級(jí)電容模塊可達(dá)到高功率密度與高能量密度。
文檔編號(hào)H01G11/84GK103219165SQ20121028729
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月24日
發(fā)明者蔡瑞龍, 王宏琪, 王正彥, 陳東泉, 張惠媚 申請(qǐng)人:綠點(diǎn)高新科技股份有限公司